شناسایی کانون‌های گردوغبار با استفاده از مدل WRF - Chem و طرح‌واره‌های فرسایش بادی GOCART و AFWA (طوفان شبیه سازی شده 2 خرداد 1397)

نویسندگان

1 گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران ، ایران

2 پژوهشکده هواشناسی و علوم جو، سازمان هواشناسی کشور، تهران ، ایران

3 پژوهشکده علوم جو و اقلیم پادوا، شورای ملی تحقیقات ایتالیا، ایتالیا

4 گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

5 گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران ، ایران

6 گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران ، ایران

7 پژوهشکده هواشناسی و علوم جو، سازمان هواشناسی کشور، تهران ، ایران

doi
10.52547/envs.33897
چکیده

سابقه و هدف: امروزه گردوغبار یک چالش اساسی جوامع انسانی محسوب می‌شود. گردوغبار‌ها تأثیر قابل‌توجهی روی بودجه تابشی زمینی، چرخه‌های بیوژئوشیمیایی جهانی، تشکیلات خاک، ترکیب­های شیمیایی اتمسفر می‌گذارند. این پدیده می‌تواند روی سنجه‌های سلامت عمومی تأثیر بگذارد. فلات مرکزی ایران به ­دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه‌خشک سالانه با فراوانی بیشتری نسبت به دیگر منطقه­ ها با این پدیده روبرو است. مدیریت و کنترل گردوغبار منوط به شناسایی کانون‌های بحرانی آن و تثبیت در منطقه برداشت امکان‌پذیر است. هدف از این مطالعه، شناسایی کانون‌های گردوغبار داخلی با استفاده از پارامتر شار قائم گردوغبار است.مواد و روش‌ها: این مطالعه در منطقه فلات مرکزی ایران که اقلیم بیشتر منطقه موردمطالعه گرم و خشک هست، انجام ‌شده است. بیابان ­های کویر و لوت منطقه وسیعی از این حوزه را می­پوشانند. در این مطالعه به‌منظور شناسایی کانون‌های گردوغبار از مدل WRF - Chem و طرح‌واره‌های فرسایش بادی GOCART و AFWA استفاده گردید. برای تشخیص کانون‌های گردوغبار از خروجی شار گسیل طرح‌واره‌های فرسایش بادی استفاده گردید. در همین راستا طوفان شدید 2 خرداد 1397 توسط مدل WRF - Chem برای شبیه‌سازی انتخاب گردید. به‌منظور صحت سنجی و انتخاب بهترین طرح‌واره فرسایش بادی فلات مرکزی ایران از داده‌های پایگاه باز تحلیل MERRA2 و مقادیر غلظت سطحی گردوغبار استفاده شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد خروجی‌های طرح‌واره‌های GOCART و AFWA با یکدیگر متفاوت است. طرح‌واره GOCART سه کانون گردوغبار قوی در منطقه موردمطالعه شناسایی کرد که این چشمه‌ها در حوزه جازموریان، حوزه لوت و بیابان مرکزی (بیابان کویر) قرار دارند اما مدل AFWA فقط یک کانون ضعیف در حوزه لوت توانست شناسایی کند. نتایج نشان می‌دهد مرکز بیابان لوت، جنوب حوزه جازموریان و همچنین مرکز بیابان دشت کویر (بیابان مرکزی) به‌عنوان کانون‌های گردوغبار داخلی شناخته می‌شوند. به‌طوریکه از یک مترمربع این منطق­ها در ثانیه امکان برخاستن 5800 میکروگرم گردوغبار به اتمسفر وجود دارد. با توجه به اینکه مدت‌زمان طوفان 12 ساعت بوده است از هر هکتار کانون‌های گردوغبار داخلی حدود 2 تن و 505 کیلوگرم گردوخاک به اتمسفر انتقال داده می‌شود. به‌منظور صحت سنجی از داده‌های باز تحلیل MERRA2 و پارامتر غلظت سطحی استفاده گردید. نتایج طرح‌واره GOCART با داده‌های سری زمانی سه‌ساعته پایگاه باز تحلیل MERRA2 مطابقت بیشتری داشت و به‌عنوان بهترین طرح‌واره فرسایش بادی در فلات مرکزی ایران انتخاب شد.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که مدل WRF - Chem به‌خوبی توانایی شبیه‌سازی این پارامتر در منطقه موردمطالعه را دارد. نتایج حاصل از طرح‌واره‌های GOCART و AFWA بسیار متفاوت بود به‌طوریکه مدل AFWA کانون‌های گردوغبار داخلی را بسیار ضعیف برآورد کرد اما مدل GOCART به‌خوبی کانون‌های گردوغبار داخلی را شناسایی کرد.